К оглавлению	УДК 550.834
	© С. И. Филин, 1991

Взаимосвязь отражающих горизонтов и перерывов в осадконакоплении

С.И. ФИЛИН (Центргеофизика)

В сейсмостратиграфии постулируется положение о том, что сейсмические границы изохронны и приурочены к поверхностям несогласий [1, 5], которое и предопределяет подход к геологической интерпретации сейсморазведочных материалов. При этом сейсмостратиграфический метод не отделяется от геологической интерпретации, а рассматривается как новый качественный этап (уровень) геологического истолкования геофизических материалов, позволяющий дать более полную и достоверную информацию о строении того или иного участка (объекта) исследований для постановки геологоразведочных работ на нефть и газ.

Достижения метода существенно повысили эффективность нефтегазопоисковых работ в ряде районов страны, в первую очередь в Прикаспии. Обеспечение геологоразведочных организаций такой информацией, как карты прогнозных сейсмофаций (СФ) для целевых сейсмоформаций (СФР), построенные на основе комплексного анализа карт, карт изопахит и типов волнового поля (ВП), позволило оптимально разместить поисковые скважины на Южно-Плодовитенском, Алексеевском и других поднятиях юго-западной части Прикаспийской впадины.

Для повышения достоверности прогноза распространения тех или иных СФ исследуемой СФР очень важно найти зависимость интенсивности и выразительности сейсмических отражений от «ранга» перерыва в осадконакоплении. Такая работа выполнена частично либо в несколько ином плане [2, 3, 5], однако неоднозначность выводов породила нерешительность среди интерпретаторов в отождествлении рисунка ВП с определенной СФ.

На примере юго-западной части Прикаспийской впадины и северных окраин Скифской эпигерцинской плиты рассмотрим приуроченность сейсмических отражений к определенным типам несогласий. При этом необходимо учитывать, что поскольку разрешенность метода определяется длиной волны, которая с глубиной возрастает, геологическое истолкование рисунка ВП по мере увеличения времен регистрации отраженных волн приобретает не конкретный, а интегральный смысл из-за интерференции ряда сейсмических сигналов. В рассматриваемых районах на основе данных бурения и ГИС выделены крупные перерывы в осадконакоплении, связанные с выпаданием (размывом) из разреза целых комплексов. Незначительные же по продолжительности перерывы (эрозионные поверхности или поверхности напластования) не выделяются. Это обстоятельство сдерживает развитие методов сейсмостратиграфии и интерпретации материалов ГИС.

Верхнетриасовый комплекс пород юго-запада Прикаспия сформировался в условиях трансгрессии, охватившей обширную территорию. При общей тенденции трансгрессивного залегания пород в разрезе от более грубых песчанистых к глинистым снизу вверх встречаются маломощные прослои якобы регрессивного цикла. Возможно, эти маломощные (2-15 м) прослои песчаников - продукт мутационных процессов, наложившихся на общий ход миграционного типа седиментации. Подобное характерно и для северных окраин Скифской плиты, где в отложениях верхнего мела, образовавшихся в условиях регрессии, встречаются маломощные прослои трансгрессивного типа. И в этом случае появление песчаников в разрезе рассматривается как результат влияния мутационных процессов осадконакопления.

Опорные отражающие границы прослеживаются на значительных территориях (тысячи, десятки тыс. км² и более) и практически все они приурочены к размытым поверхностям различных комплексов, исключение составляют лишь отражающие горизонты (рис. 1), II и III (рис. 2).

Отмечается достаточно четкая зависимость между длительностью перерыва (млн. лет) и динамической выразительностью волн на временных разрезах (рис. 3). Проследим это на примере отражающего горизонта П₁, приуроченного вблизи кряжа Карпинского к верхнекаменноугольному, а в 70- 80 км севернее - среднекаменноугольному терригенному комплексу пород и таким образом характеризующего морфологию разновозрастной размытой поверхности. Глубина эрозии и величина комплексного коэффициента качества (ККК) (Расчеты ККК для отражающего горизонта П1 выполнены В. Л. Меньковичем (Центргеофизика).) возрастают в северном направлении, при этом «скачок» акустической жесткости на границе раздела остается практически постоянным (12-14 %). Дать удовлетворительное объяснение этому явлению трудно, можно лишь предполагать, что с увеличением глубины размыва «шероховатость» поверхности этого и любого другого комплекса уменьшается.

Что касается отражающих горизонтов  (юго-западный Прикаспий) и II, III (Скифская плита), которые являются опорными, достаточно выразительными и прослеживаемыми на значительных по площадям территориях, то на сегодняшний день нет убедительных данных, позволяющих выделить здесь эрозионные поверхности. И хотя это не означает, что размывы отсутствовали, достаточно вероятным представляется привязать указанные границы к поверхностям напластований, когда перерыв в осадконакоплении без размыва был продолжительным и достаточным для формирования жесткого дна. Во всех отмеченных случаях опорные отражающие горизонты приурочены к достаточно длительным перерывам в осадконакоплении с размывом поверхности (или без?), совпадающим с поверхностями раздела литологических комплексов, что сопровождается изменением акустической жесткости не менее чем на 8-12 %.

Прекращение прослеживаемости опорных отражающих горизонтов обусловлено отсутствием условий, перечисленных выше и благоприятных для их формирования (Прекращение прослеживаемости опорных отражений по технологическим или методическим причинам не рассматривается.). Примечательно в этом отношении постепенное ухудшение в южном направлении прослеживаемости опорной волны П_III, приуроченной в юго-западной части Прикаспийской впадины к эрозионной поверхности верхнедевонских отложений. На всех временных разрезах вне зависимости от направления профилей отражающий горизонт П_III в 20-30 км от кряжа Карпинского становится прерывистым, а затем исчезает совсем. По-видимому, перерыв в седиментации вблизи северных надвигов кряжа отсутствовал и осадконакопленйе проходило в депрессионных условиях.

Заканчивая описание природы опорных отражающих горизонтов, необходимо отметить еще один факт, когда опорная сейсмическая граница зафиксирована в однородной толще. Речь идет об отражающем горизонте II южного склона Воронежской антеклизы. Горизонт привязан к внутренней части карбонатной толщи, на 250-350 м ниже ее поверхности. Общая мощность карбонатной формации, залегающей на кристаллическом фундаменте, составляет 800-1000 м. При этом поверхность известняков регулярными отражениями не отмечается. Многочисленные данные бурения свидетельствуют о длительном (6-8 млн. лет) перерыве в осадконакоплении в серпуховско-башкирский век, что могло быть достаточным для эрозии основных форм толщи и уплотнения пород (изменение акустической жесткости на границе перерыва 6-9 %).

Прежде чем попытаться определить геологическую природу регулярных, квазирегулярных (Под регулярным отражением понимается сейсмическая граница, заключенная между опорными горизонтами и увязываемая на локальных участках; квазирегулярные отражения в силу их фрагментарности практически не увязываются.) и других отражений, необходимо отметить следующее: расчеты, проведенные на основе данных (А.П. Лисицын, 1974 г.), показывают, что для накопления толщи в 3000 м без учета соли в юго-западном При- каспии (см. рис. 1), если даже взять заниженные данные о скоростях осадконакопления (30-35 Б - 3-3,5 см/1000 лет), необходимо 30-35 млн. лет. Возраст же рассматриваемой толщи около 270 млн. лет, а установленных перерывов, с которыми связаны опорные горизонты, 110-120 млн. лет. Таким образом, на «неучтенные» перерывы от верхнекаменноугольного до современного времени приходится 115-120 млн. лет. Если допустить, что они были кратковременными (1-2 млн. лет), то их количество находится в диапазоне 75-150. Подобные вычисления для северных окраин Скифской плиты (см. рис. 2) дают близкий результат: стратиграфический диапазон - 290 млн. лет, время накопления толщи - около 30 млн. лет, продолжительность установленных перерывов - 190 млн. лет, т. е. около 100 млн. лет приходится на паузы в седиментации.

Выполненные расчеты накладывают определенные ограничения на использование карт изопахит для палеотектонического анализа. Если рассматривать карты мощностей в качестве палеоструктурных для более или менее крупных комплексов, например СФР (Под СФР понимается интервал временного разреза, ограниченный двумя опорными горизонтами, с минимальным размером по вертикали, превышающим длину волны, а отражения от подошвы и поверхности разрешены.), то можно обосновать с некоторой долей условности события, имевшие место после формирования и размыва поверхности СФР. Восстановить же палеотектонику во время образования СФР из-за значительного количества перерывов как с размывом поверхности, так и без невозможно: эти страницы истории геологического развития утрачены навсегда.

В то же время выполненные расчеты и детальный анализ литологических колонок по скважинам и временных разрезов свидетельствуют, что «нетрадиционные» перерывы увязываются с количеством регулярных и квазирегулярных отражений на временных разрезах. В свою очередь регулярные отражения в большинстве случаев увязываются с мутационной слоистостью по времени, т.е. с паузой между мутационными и миграционными процессами осадконакопления.

Естественно, что перерывы были различной продолжительности и в условиях достаточного времени для формирования жесткого дна и его выравнивания («гладкая» поверхность) создавались благоприятные условия для современной регистрации регулярных границ. «Шероховатые» участки поверхности в зависимости от их площади фиксируются квазирегулярными либо нерегулярными отражениями.

Класс регулярных волн характерен в основном для разнородных, слоистых толщ, а квазирегулярных - для однородных. Например, ниже-среднекаменноугольная СФР юго-западной части Прикаспия ограничена отражающими горизонтами П_II и П_III, приуроченными к размытым поверхностям башкирского и верхнедевонского комплексов соответственно. Она сложена толщей известняков, однако на временных разрезах прослеживается серия квазирегулярных штриховых отражений (рис. 4). Частотно-временные и циклические преобразования, выполненные по комплексу «ЗОНД» (С.В. Клушин, 1987 г.), позволяют выделить внутри СФР семь пластов с повышенной акустической жесткостью, что соответствует такому же количеству циклитов сверху вниз: рециклит, прорециклит, проциклит, проциклит, репроциклит. Это связывается с внутриформационными перерывами, которые установлены в карбонатных отложениях [4] , и хотя они плохо коррелируются по площади, можно дать следующее объяснение этому явлению: перерывы были непродолжительными и, как следствие, различная «микроморфология» поверхностей от относительно гладкой до шероховатой создает своеобразный рисунок волновой картины, полученной с помощью квазирегулярных и нерегулярных отражений (см. рис. 4).

Не меньшую роль в создании своеобразной и часто «индивидуальной» волновой картины той или иной СФР играют нерегулярные отражения. Эти волны четко увязываются в плане и разрезе с особенностями геологического строения. Так, хаотический тип ВП в юго-западной части Прикаспия создают верхнепермские молассовые и органогенно-обломочные нижнепермские и среднекаменноугольные отложения. Увязать этот класс волн с определенными перерывами трудно, поскольку выделение кратковременных и ограниченных по латерали первыми сотнями метров перерывов - задача, практически не разрешимая даже для районов с высокой степенью изученности. И хотя нельзя исключить возможность «примеси» к нерегулярным отражениям различных волн-помех, их использование при сейсмостратиграфическом анализе целесообразно. Подтверждением тому служат прогнозные карты СФ, нижне-среднекаменноугольной СФР, построенные для ряда участков юго-запада Прикаспия, на которых различные типы нерегулярного поля ВП объединяются во вполне логичные зоны, но не разбросаны мозаично и бессистемно по площади.

Обобщая изложенное и оговорив при этом некоторую неоднозначность в трактовке геолого-геофизической информации, недостаточность фактологической основы, можно вывести своего рода иерархию «парагенезисов» (перерыв - класс отражения): длительный перерыв в седиментации с эрозией поверхности (в редких случаях без размыва) - опорный отражающий горизонт; кратковременные перерывы с размывом поверхности (реже без) - регулярные отражения; то же без размыва на отдельных участках - квазирегулярные отражения; кратковременные и ограниченные по площади (до сотен метров) перерывы - нерегулярные отражения различных типов.

Широкое использование при геологической интерпретации геофизических данных всей совокупности отражений существенно повысит информативность (или, если можно так сказать, «коэффициент извлечения полезной информации») сейсморазведочных материалов, позволит решать в первую очередь практические задачи - от прогноза перспектив нефтегазоносности площади (участка) до определения наиболее оптимального местоположения поисковой скважины в пределах подготовленного к бурению объекта.

При всей важности и первостепенной значимости регистрации опорных отражающих горизонтов своеобразную волновую картину той или иной СФР создают регулярные, квазирегулярные и нерегулярные отражения, подобно дактилоскопическому отпечатку, предоставляя тем самым возможность интерпретатору, используя эталонную коллекцию временных разрезов по площадям, хорошо изученным бурением, давать прогноз с высокой степенью достоверности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кунин Н.Я. Сейсмостратиграфический метод и его применение при изучении нефтегазоносных бассейнов СССР // Советская геология.- 1983.- № 1.- С. 92-104.

2. Маргулис Л.С. Геологическая природа сейсмических отражающих границ // Изв. АН СССР. Сер. геол.- М.: Наука.- 1988,- № 9,- С. 110-118.

3. Пилифосов В.М. Сейсмостратиграфические модели подсолевых отложений Прикаспийской впадины.- Алма-Ата: Наука,- 1986.- С. 12-19.

4. Практическое значение циклостратиграфического анализа при изучении карбонатных нефтеносных комплексов / И.Е. Постникова, Г.Н. Юрель, В.Д. Кулакова и др. // Нефтегазовая геология и геофизика.- 1982.- № 6.- С. 9-11.

5. Сейсмическая стратиграфия.- М.: Мир.- 1982.- Т. 1.- С. 112-116.

Abstract

On the basis of the correlation of seismic lines with depositional hiatus, a hierarchy of some kind of hiatus/reflecting boundary parageneses has been established. The use of feedback in practice will increase the reliability of prognostic seismic facies maps and allow one to choose the most optimal trends of exploration for oil and gas.

Рис. 1. Геолого-геофизический разрез по линии скв. Р-3 - Р-4 Восточно-Шарнутские на юго-западе Прикаспия.

Перерывы: 1 - установленные достоверно, 2 - кратковременные; 3 - глинистые отложения; 4 - песчаники; 5 - мергели; 6 - доломиты; 7 - ангидриты, соль; 8 - известняки; 9 - аргиллиты плотные

Рис. 2. Геолого-сейсмический разрез скв. Р-3 Пролетарской (Скифская плита). Усл. обозн. см. на рис. 1

Рис. 3. Зависимость комплексного коэффициента качества (ККК) от глубины размыва отложений С_2-3 юго-западного Прикаспия

Рис. 4. Преобразование синтетической трассы по комплексу ЗОНД (составили Н.П. Шулев, С.И. Филин).

а - частотно-временные преобразования по периоду (T); б - то же по частоте (f): треугольник с основанием вниз - проциклит, вверх - рециклит; в - циклические преобразования по выделению пластов повышенных значений акустической жесткости (черные «клинья»), г - литологическая колонка по скв. 116 Северо-Сарпинской; д - фрагмент временного разреза частных сумм